Traits morphologiques des graines et vigueur des jeunes plants de

Ly et al. . J. Appl. Biosci.
Traits morphologiques des graines et vigueur des jeunes plants de deux
provenances de Jatropha curcas L. au Sénégal
Journal of Applied Biosciences 88:8249– 8255
ISSN 1997–5902
Traits morphologiques des graines et vigueur des
jeunes plants de deux provenances de Jatropha
curcas L. au Sénégal
Mamadou Ousseynou LY 1, 2, Mayecor DIOUF 1, 2, Dinesh KUMAR3, , Tahir DIOP4
1 ISRA/CRZ BP 53 Kolda, Sénégal.
2 ISRA/CNRF BP 2312 Dakar, Sénégal.
3 Silviculture Division, Forest Research Institute, New Forest, Dehradun, Uttarakhand 248006, India.
4 Laboratoire de biotechnologies des champignons, Département de biologie végétale, FST/UCAD, BP 5005, FannDakar, Sénégal.
Auteur correspondant : [email protected], [email protected]
Original submitted in on 26th January 2015. Published online at www.m.elewa.org on 1st May 2015
http://dx.doi.org/10.4314/jab.v88i1.9
RÉSUMÉ
Objectifs : Jatropha curcas L. est une Euphorbiacée originaire d’Amérique centrale. C’est une plante à uses
multiples ayant un potentiel considérable surtout dans les systèmes bioénergétiques. Les plantations de
Jatropha curcas ne cessent de prendre de l’ampleur. Le succès de ces plantations passe par la sélection
de provenances performantes.
Méthodologie et Résultats : Cette étude a porté sur la caractérisation des traits morphologiques et de
germination des graines et la performance des jeunes plants de deux provenances de Jatropha curcas
(Kaffrine et Nioro). La dimension des graines (longueur, largeur et épaisseur), leur poids (100 graines,
coque et amande), et leur taux de germination a été suivi. La croissance en hauteur, du diamètre au collet
et le nombre de feuilles ont été mesurés au bout de 60 jours. Les résultats obtenus ont montré que la
provenance Kaffrine a des graines significativement plus lourdes (poids 100 graine = 71,50±1,22 g, poids
coque = 14,50±0,41 g et poids amande = 22,75±0,50 g), plus longues (18,82±0,78 mm) et plus larges
(11,41±0,42 mm) avec des taux de germination (90%) et moyenne journalière de germination (4,5%) plus
importants que celles de Nioro dont les valeurs sont : poids 100 graine = 58,15±1,03 g, poids coque =
13,87±0,25 g, poids amande=16,12±0,75 g, longueur = 18,44±0,95 mm, largeur=11,28±0,46 mm, taux de
germination = 54,5% et moyenne journalière de germination = 2,72%. La hauteur (48,09 ± 5,52 cm), le
diamètre au collet (17,56 ± 1,56 mm) et le nombre de feuilles par plant (19,27± 2,14) sont significativement
plus importants chez la provenance Kaffrine que celle de Nioro avec des valeurs respectives de
44,36±4,94 cm, 14,18 ± 1,93 mm et 17,61± 2,87.
Conclusions et Application : A travers cette étude, la provenance Kaffrine a obtenu les meilleurs résultats.
Ainsi, il s’avère indispensable d’élargir cette étude à toutes les zones agro-écologique du Sénégal afin de
pouvoir sélectionner une meilleure semence qui sera destinée aux programmes de développement des
énergies renouvelables.
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Ly et al. . J. Appl. Biosci.
Traits morphologiques des graines et vigueur des jeunes plants de deux
provenances de Jatropha curcas L. au Sénégal
Morphological traits of seeds and seedling vigor of two sources of Jatropha curcas L. in Senegal
ABSTRACT
Objectives: Jatropha curcas L. is a Euphorbiaceae native to Central America. It is a plant with multiple uses
considerable potential especially in bioenergy systems. Jatropha curcas plantations continue to grow. The
success of these plantations involves the selection of powerful sources. Thus, this study focused on the
characterization of morphological traits and seed germination and seedling performance of two
provenances of Jatropha curcas (Kaffrine and Nioro).
Methodology and Results: Seed size (length, width, and thickness), seed weight (100 seeds, shell, and
kernel), and their germination rate were followed. The height, collar diameter and number of leaves were
measured after 60 days. The results showed that the seeds of the provenance of Kaffrine are significantly
heavier (100 seeds weight = 71.50±1.22 g, shell weight =14.50±0.41 g and Kernel weight =22.75±0.50 g) ,
longer (18.82 ± 0.78 mm) and wider (11.41 ± 0.42 mm) with germination rate (90%) and daily germination
rate (4.5%) than those of Nioro whose values are: 100 seeds weight = 58.15± 1.03 g, shell weight =
13.87±0.25 g, kernel weight =16.12±0.75 g, length =18.44±0.95 mm, width = 11.28±0.46 mm, germination
rate = 54.5% and daily germination rate = 2.72%. The height (48.09±5.52 cm), collar diameter (17.56 ±
1.56 mm), and the number of leaves per plant (19.27 ± 2.14) was significantly more important for the
provenance of Kaffrine than those of Nioro with respective values: 44.36 ± 4.94 cm, 14.18±1.93 mm and
17.61±2.87.
Conclusions and Application: Through this study, the seeds of the provenance of Kaffrine obtained the best
results. Thus, it is essential to expand this study to all agro-ecological zones of Senegal in order to select
the best seeds that will be intended for renewable energy development programs.
INTRODUCTION
Originaire de l’Amérique central, Jatropha curcas
L. est un petit arbre ou arbuste appartenant à la
famille des Euphorbiacées. Elle est largement
répandue dans le monde particulièrement dans les
zones tropicales et subtropicales. C’est une plante
à use multiple (pharmacopée, restauration des
terres, biodiésel, etc.) ayant un potentiel
considérable surtout dans les systèmes
bioénergétiques
(Openshaw,
2000).
Par
conséquent, son utilisation pour la production de
biodiesel à grande échelle est d'une grande
importance pour résoudre la pénurie d'énergie,
atténuer le CO2 atmosphérique et améliorer les
revenus des agriculteurs (Banerji et al 1985 ;
Gubitz et al., 1999; Keith, 2000). Les plantations
mondiales de Jatropha curcas L. qui occupaient
936 000 ha en 2008 Sont estimées à 12,8 millions
d’hectares en 2015 (Gexsi, 2008). Le succès de
l’établissement et de la productivité des plantations
est largement déterminé par l’origine des graines
(Lacaze, 1978). Les recherches sur la variation
des traits morphologiques des graines ont révélés
l’existence de différences significatives entre les
provenances d’une même espèce comme le
souligne Diallo (2010) pour Acacia senegal et pour
Jatropha curcas L. (Ginwal et al., 2005; Ghosh &
Singh, 2011; Malhotra, 2011). Cette variation de
taille et du poids des graines pourrait avoir un effet
sur la germination et la vigueur des jeunes plants.
La germination est l'une des étapes les plus
sensibles de la vie d'une plante (Koochaki, 1991).
Le processus de la germination est associé à
divers facteurs tels que la taille et le poids des
graines. La masse des graines est positivement
liée à la germination, la survie et la vigueur des
plants (Aziz & Shaukat, 2010). Les graines de
grande taille ont un avantage sur les petites
graines dans une population pendant la
germination et l'établissement des jeunes plants
(Jurado & Westoby, 1992). L’objectif de cette
étude était d’étudier la variation des traits
morphologiques et de germination des graines et
la performance des jeunes plants de deux
provenances de Jatropha curcas L au Sénégal.
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Traits morphologiques des graines et vigueur des jeunes plants de deux
provenances de Jatropha curcas L. au Sénégal
MATÉRIELS ET MÉTHODES
Les graines des deux provenances de Jatropha curcas
ont été récoltées dans le sud du bassin arachidier plus
précisément dans les départements de Nioro et de
Kaffrine (Tableau 1) en Janvier 2013. Pour évaluer les
caractéristiques des deux provenances, l’étude a porté
sur les traits morphologiques et de germination des
graines ainsi que ceux de croissance des jeunes
plants.
Tableau 1. Localisation, température et pluviométrie moyennes des sites d’origine des graines.
Coordonnées
Température
Pluviométrie
Sites
Géographiques
Max (°c)
(mm)
14°06’24,70’’ N
36,6
736,1
Kaffrine
15°33’07,13’’ O
13°21’11,88’’ N
Nioro
36,8
838,8
15°44’46,03’’ O
Traits morphologiques des graines : Un lot de 200
graines a été utilisé pour chaque provenance pour
mesurer la longueur, la largeur et l’épaisseur maximale
de chacune des graines avec un pied à coulisse (photo
1). Pour le poids de 100 graines, quatre lots de 100
graines ont été utilisés. L’évaluation du poids de la
coque et de l’amande a porté sur les 50 graines de
chaque lot.
A
B
C
Photo 1. Mesure de la longueur (A), de la largeur (B) et de l’épaisseur (C) des graines de Jatropha curcas L.
Traits de germination : Pour chaque provenance, les
50 graines restantes des quatre lots de 100 graines ont
été trempées dans de l’eau pendant 24 heures. Puis,
elles ont été semées dans quatre bacs contenant du
sable. Les arrosages étaient effectués régulièrement
avec de l’eau de robinet pendant toute la période de
suivi. Une graine a été considérée comme germé
lorsque la gemmule émerge de 1 cm au-dessus du sol.
La durée du test a été fixée à la période de germination
qui s’est étalée sur 20 jours et le comptage des graines
germées a été réalisé quotidiennement. Le taux de
germination ainsi que la moyenne journalière de
germination ont été calculés par les formules
suivantes :
Le pourcentage de germination = (nombre de graines
germées/nombre total de graines semées) x 100.
La moyenne journalière de germination = Taux de
germination final/nombre de jours de germination
(Osborne et al., 1993),
Pour chaque provenance, 90 jeunes plants ont été
ensuite repiqués dans des pots contenant un mélange
de sable et de fumier (2v/v). Ils ont été placés à l’air
libre pendant deux mois et les arrosages étaient
effectués régulièrement avec de l’eau du robinet. Au
bout de cette période, la hauteur, le diamètre au collet
et le nombre de feuilles ont été évalués.
Analyse des données : Pour appréhender l’existence
de différence significative ou pas entre les deux
provenances en ce qui concerne les traits
morphologiques des graines et les traits de croissance
des jeunes plants, toutes les données ont été d’abord
testées pour la normalité et l’homogénéité des
variances à l’aide du test de Levene. Ensuite Le test t
de student à été utilisé pour les données suivant une
distribution normale et le test U de Mann Whitney dans
le cas contraire. Les analyses ont été effectuées avec
le logiciel SPSS 16.0.
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Traits morphologiques des graines et vigueur des jeunes plants de deux
provenances de Jatropha curcas L. au Sénégal
RÉSULTATS
Morphologie des graines : Le test t de student
effectué sur les données de longueur, de largeur et de
l’épaisseur des graines des deux provenances révèle
des différences hautement significatives entre les deux
provenances que pour la longueur et la largeur des
graines (Tableau 1).
Tableau 2: Variables morphologiques et de qualité des grains de deux provenances de Jatropha curcas. Les
moyennes suivies de lettre différente sur une même colonne sont statistique différente au seuil de 5% (Student ttest). ± Écart type.
Longueur
(mm)
Largeur
(mm)
épaisseur
(mm)
Poids 100
graines
(g)
Poids
coque
(g)
Poids amande
(g)
Kaffrine
18,82±0,78a
11,41±0,42a
8,71±0,40a
71,50±1,22a
14,50±0,41a
22,75±0,50a
Nioro
18,44±0,95b
11,28±0,46b
8,66±0,48a
58,15±1,03b
13,87±0,25b
16,12±0,75b
0,0001
0,004
0,218
0,0001
0,040
0,0001
Provenances
value de p
Pour le poids de 100 graines, de la coque et de l’amande, le test indique également une différence significative entre
les deux provenances (Tableau 2). Les graines de la provenance Kaffrine sont plus lourdes quelque soit la variable
considérée.
Paramètres de germination : Les résultats des
pourcentages cumulés de germination des graines des
deux provenances sont présentés dans la figure 1. Les
courbes montrent que la cinétique de germination varie
entre les deux provenances. Les courbes sont
caractérisées par la présence de trois phases. Une
phase de latence qui dure 3 jours au cours desquels
100
) 90
%
(
no 80
it 70
an
i 60
m
re 50
g 40
e
dl 30
u
m 20
u
C 10
0
NR
aucune germination n’est observée. Une phase
exponentielle de 3 jours caractérisée par un taux de
germination très important mais plus élevé pour la
provenance de Kaffrine. En fin une phase de plateau
durant laquelle le taux de germination est très faible
voire nul.
KF
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Temps (jours)
Figure 1. Cinétique journalière du taux de germination de deux provenances de Jatropha curcas.
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Traits morphologiques des graines et vigueur des jeunes plants de deux
provenances de Jatropha curcas L. au Sénégal
Le test de comparaison des moyennes du taux de
germination final (tdf = 6, p= 0,0001) et la germination
moyenne journalière (MDG) (tdf = 6, p=0,0001) ont
révélé une différence très hautement significative entre
les deux provenances (Figure 2).
A
B
a
80
60
MDG (%)
Taux de germination (%)
100
b
40
20
0
Nioro
8
7
6
5
4
3
2
1
0
a
b
Kaffrine
Nioro
Provenances
Kaffrine
Provenances
Figure 2. Taux de germination (A) et moyenne journalière de germination (Mean daily germination) (B) des deux
provenances de Jatropha curcas. Les barres suivies de lettres différentes sont statistiquement différentes au seuil de
5% (Student t-test).
Le taux de germination est de 90% pour la provenance
Kaffrine et 54,5% pour celle de Nioro. La moyenne
journalière de germination qui est également un
indicateur de la vigueur des graines est plus faible chez
la provenance Nioro (2,72%) ; elle est de 4,5% chez la
provenance Kaffrine.
Croissance des Jeunes plants : Les résultats portés
dans le tableau 3 sur la hauteur, le diamètre au collet
et le nombre de feuilles révèlent une différence
hautement significative entre les deux provenances.
Tableau 3 : Variables de croissance des jeunes plants de deux provenances de Jatropha curcas. Les moyennes
suivies de lettre différente sur une même colonne sont statistique différente au seuil de 5% (Student t-test). ± Écart
type
Hauteur
Provenances
Diamètre au collet (mm)
Nombre de feuilles/pant
(cm)
Kaffrine
48,09 ± 5,52a
17,56 ± 1,56a
19,27 ± 2,14a
Nioro
44,36 ± 4,94b
14,18 ± 1,93b
17,61 ± 2,87b
0,0001
0,0001
0,0001
Valeur de p
Les valeurs moyennes de la hauteur, du diamètre au collet et du nombre de feuilles sont plus élevées pour les plants
de la provenance Kaffrine.
DISCUSSION
Les graines des provenances de Jatropha curcas ont
une différence de morphologie selon les origines. Les
résultats obtenus montrent que la provenance Kaffrine
se différentie de celle de Nioro par divers traits
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Ly et al. . J. Appl. Biosci.
Traits morphologiques des graines et vigueur des jeunes plants de deux
provenances de Jatropha curcas L. au Sénégal
morphologiques. Elle est caractérisée par
une
longueur (18,82 ± 0,78 mm), une largeur (11,41 ± 0,42
mm), des poids de 100 graines (71,50±1,22 g), de la
coque (14,50±0,41 g) et de l’amande (22,75±0,50 g)
plus importante que celle de Nioro dont les valeurs
respectives sont 18,44 ± 0,95 mm, 11,28 ± 0,46 mm,
58,15±1,03 g, 13,87±0,25 g et 16,12±0,75 g. Par
contre, l’épaisseur n’a pas permis de distinguer ces
deux provenances. Des résultats semblables ont été
obtenus par Ghosh & Singh (2011) sur des
provenances de Jatropha curcas issues de six zones à
travers l’inde. Les résultats obtenus par ces auteurs
indiquent que les provenances se trouvant dans les
zones humide à subhumide ont des graines dont les
longueurs (18,15 mm), les largeurs (11,26 mm) et les
poids de 100 g (73,7 g) sont plus importantes à celles
enregistrées chez les graines des provenances de la
zone semi aride. Cette différence semble être lié aux
facteurs pédo-climatiques. D’ailleurs, Ginwal et al.
(2005) associe les valeurs plus importantes des traits
morphologiques de la provenance Chindwara (Inde) de
Jatropha curcas à une faible pluviométrie annuelle, des
températures modérées et des sols profonds de son
origine par rapport aux neuf autres provenances. La
taille et le poids des graines de Jatropha curcas ont un
effet sur le taux de germination et la moyenne
journalière de germination. En effet, la provenance
Kaffrine, caractérisées par des graines plus lourdes et
de grande taille, a un taux de germination (90%) et une
moyenne journalière de germination (4,5%)
significativement plus important que celle de Nioro
(54,5% et 2,72%). Malgré cette différence, les deux
provenances ont des courbes de germination
cumulative de même allure avec une phase de latence
de trois jours. L’effet de la taille et du poids des graines
a été révélé par plusieurs auteurs. Un effet significatif
de la taille des graines sur le taux de germination final
de trois espèces (Cleome viscosa L., Digera muricata
Forsk. et Ipomoea sindica Stapf.) a été signalé par Aziz
& Shaukat (2010). Selon ces auteurs, les graines de
grande taille avaient des taux de germination
significativement plus importants que celles de
moyenne ou petite taille. Des résultats similaires ont
été trouvés chez Andrepogon gerandii Vitman (Aiken &
Springuer, 1995), Acacia nilotica (L.) Wild. (Shaukat et
REMERCIEMENTS
Nous
remercions
le
gouvernement
indien
particulièrement le Département de Sciences et
Technologies d’avoir financé ce travail. Nos
remerciements vont également à l’endroit de tout le
al., 1999), des provenances indiennes de Jatropha
curcas (Ghosh & Singh, 2011) et chez Alangium
lamarckii Thw. (Ahirwar, 2012) où les taux de
germination des graines de grande, moyenne et petite
taille étaient respectivement 76%, 74% et 59%.
Cependant un effet inverse a été noté chez d’autres
espèces telles que Medicago sativa L. et Erodium
brachycarpum (Stamp, 1990) et chez Acacia fistula L.,
Cassia hybrida L., Acacia holosericea L. et Acacia
concinna L. (Swaminatha & Srimathi, 1994) où le taux
de germination était meilleur chez les graines de petite
taille. La taille et le poids des graines constituent
également un facteur important sur la croissance des
jeunes plants. La Hauteur moyenne (48,09 ± 5,52 cm),
le diamètre au collet moyen (17,56 ± 1,56 mm) et le
nombre moyen de feuilles par plant (19,27 ± 2,14) de la
provenance Kaffrine sont significativement plus
importants que celle de Nioro avec des valeurs
respectives de 44,36 ± 4,94 cm, 14,18 ± 1,93 mm et
17,61 ± 2,87. Ces résultats corroborent ceux obtenus
par Aziz et al. (2010) sur Cleome viscosa L., Digera
muricata Forsk et Ipomoea sindica Stapf, Ghosh &
Singh (2011) sur des provenances indiennes de
Jatropha curcas L. et Amin & Brinis (2013) sur le blé
(Triticum durum Desf.). L’effet de la taille et du poids
des graines sur la germination et la croissance des
jeunes plants pourrait être attribué à plusieurs causes
parmi lesquelles une teneur plus importante en
glucides et d’autres nutriments dans les graines lourdes
et de grande taille (Lusk, 1995). Les résultats obtenus
dans le cadre de cette étude ont montré qu’il existe une
variation des traits morphologiques des graines des
deux provenances de Jatropha curcas. En effet les
graines de la provenance Kaffrine se différentient de
celles de Nioro par des longueurs et des largeurs plus
importantes mais également par des poids plus lourds.
Cette différence de taille et de poids ont eu un effet
positif sur la germination et la croissance des jeunes
plants. Ainsi, il s’avère indispensable d’élargir cette
étude à toutes les zones agro-écologique du Sénégal
afin de disposer d’informations permettant d’instaurer
un programme pérenne de collecte de semences de
qualité pour alimenter les programmes de
développement des énergies renouvelables.
personnel scientifique et administratif de l’institut de
recherche forestière (FRI) de Dehradun (Inde) de nous
avoir permis d’effectuer ce travail.
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Traits morphologiques des graines et vigueur des jeunes plants de deux
provenances de Jatropha curcas L. au Sénégal
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